JPS5855211B2 - （ｈ，ｋ，ｏ）〔００１〕方位の結晶をもつ鉄損の優れた一方向性電磁鋼板の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は（ｈ、に、ｏ）［００１，１方位の結晶をもつ
鉄損の優れた一方向性電磁鋼板の製造法に関するもので
ある。

変圧器等の鉄心材料として電磁鋼板が用いられている。

かかる電磁鋼板は、一般に小さい励磁電流により大きい
磁束密度が得られること、供給励磁電流が効率良く磁化
エネルギーに変換されるために鉄損値が小さいことなど
の磁気特性が要求される。

そして、主として回転機用としての無方向性電磁鋼板と
一部大型回転機にも用いられるが主に変圧器に用いられ
る一方向性電磁鋼板とに大別されている。

一方向性電磁鋼板の磁気特性が各段に優れ、かつ高度の
指向性を持つ点で無方向性電磁鋼板よりも高度な電磁鋼
板と云える。

ところで、一方向性電磁鋼板は米国特許第１９６５５５
９号明細書記載の如くエヌ・ピー・ゴス（Ｎ、 Ｐ、Ｇ
Ｏ８Ｓ）氏によって基本的な製造方法が提供されて以来
、現在に至るまで工業的に大量に製造されている。

この製造方法が発明されてのち、かかる鋼板の優れた磁
気特性は、結晶粒の方位指向性が゛従来材とは比較にな
らない程高度であるためであることが他の研究者によっ
て明らかにされた。

つまり、ミラー指数にて表現するなら、圧延方向が磁化
容易軸＜００１＞に一致し、鋼板面が（１１０）面に平
行な（１１０）＜００１＞と表記され得る方位粒から成
っている。

かかる方位は、発明者の名に因んで特にゴス方位として
一般に知られている。

一方向性電磁鋼板の結晶粒方位に関するその後の発明発
見は、二、三の例を除いては、各結晶粒の方位をいかに
して（１１０）くＯＯｌ〉ゴス理想方位に近ずけ圧延方
向の磁束密度を向上させ、ひいては鉄損値の小さい鋼板
にするかと云う命題に対する方策であった。

特に、田口氏らの発明（特公昭４０−１５６４４号公報
）に明らかにされている如く、従来のゴス氏の製造工程
よりもより簡略化された工程によってほとんどの結晶粒
の方位が（１１０）くＯＯｌ〉理想方位の周辺３゜以内
に入る様な極めて高い高磁束密度一方向性鋼板の製造方
法が提供され、既に工業的に大量生産化され従来のゴス
氏の方法に取って変わりつつある。

かくして、一方向性電磁鋼板がゴス氏の発明により成さ
れて以降、現在に至るまでの過去数１０年間、２，３の
例外を除いて第１図に示す様な（１１０）＜００１＞Ｇ
Ｏ８Ｓ理想方位に近付ける事が、より磁気特性を優れた
ものにする方策であると考えられて来た。

本発明は、ＧＯ８Ｓ理想方位の集積度を高くすると云う
従来の理念を打破り、別の方位分散にすることと、鋼板
に張力を付加することにより、従来の一方向性電磁鋼板
に比べ、いくつかの長所を有する磁気的性質の優れた一
方向性電磁鋼板を提供するものである。

本発明は、４．５％以下のケイ素を含有する、鋼板の製
造工程において、個々の結晶粒の＜００１＞軸が鋼板の
圧延方向に一致し、鋼板面に平行な結締晶面の指数が圧
延方向を軸として回転分散した（ｈ、に、ｏ）面から成
る組織の鋼板を得るために、冷延時に、特殊な溝付きロ
ールで圧延し、その後平滑ロールで圧延することにあり
、これによって圧延方向の鉄損を向上させると同時に、
板面内の他の方向の磁気特性をも向上させた一方向性電
磁鋼板の製造方法を提供するものである。

以下に本発明の詳細な説明する。

先ずケイ素含有量については、４．５％以下に限定され
る。

周知のごとく、ケイ素は鋼板の電気抵抗値を高め、鉄損
値を著しく改善するので、一般には加工性が問題化する
４、５％を上限として、通常約３％含有されている。

また特定用途の一方向性電磁鋼板には、ケイ素を全く含
まないか極く低い含有量におさえている場合もあり、本
発明ではかかる従来の一方向性電磁鋼板に含有されるケ
イ素含有量の場合についても全く同様に適用し得るので
、下限を実質Ｏ％とした。

本発明における他の含有成分についての規制は特に無く
通常の一方向性電磁鋼板を製造するに当って必要な、例
えばＭｎ、Ｓ、Ａ／、、ＮさらにはＴｉ 、Ｖ、Ｎｂ、
Ｓｅ、Ｓｂなどを単独にあるいは複合して含有される場
合も含まれる。

しかしてすでに公知の技術である製鋼方法、溶解方法、
塊成方法で得られた鋼片を素材とすることができる。

このような素材は、熱間圧延によって熱延コイルとされ
る。

熱延後、必要に応じて９５００Ｃ〜１２００℃の温度で
析出焼鈍を行う。

冷延は、１段又は中間焼鈍を含む２段法の何れでもよい
が、８１〜９５％の圧下率での１段強冷延が好ましい。

この冷延時に少くとも１パス以上の溝ロールで圧延を行
うことがこの発明の基本である。

即ち冷延時に、すくなくとも冷延初期の１パスを圧延方
向に平行な溝をもったロールで圧延し、その他のパスは
通常の平滑ロールで行う。

そしてこの圧延工程においては圧延温度が５０〜３５０
℃の範囲である圧延を少くとも１パス実施をすることが
好ましい。

この冷延後は脱炭焼鈍を行い、ＭｇＯを塗布し最終の仕
上焼鈍を１２００℃水素雰囲気中で行う。

この結果得られる製品は（１１０）ＣＯＯＬ、１方位の
外に（ｈ、に、ｏ）［００１，１で示される方位の結晶
粒の混在し、同じ磁束密度のこのような結晶粒の混在し
ない製品に比較し、著しく低い鉄損を示す。

冷延ロールの溝はピッチ１ｍｍ以上で１０工以内、深さ
０．０５山以上１ｍＴｔ以下とする必要がある。

１關未満のピッチでは溝としての効果がなくなり、また
１０山を越すピッチでは効果はあるが、効果が著しく減
少してしまう。

また溝の深さは０．０５山未満では効果が僅かであり１
關を越すと鋼板の形状をそこなう恐れが出て来る。

溝の形状は特に限定しないが摩耗で損耗しない様な形が
望ましい。

冷延は全パスを溝ロールで行うと、鋼板の表面形状が凹
凸になるので好ましくない。

さらに圧延率６０％以上を溝ロールで圧延すると、製品
の方位分散が大きくなるので、これ以内の圧延率で、し
かも冷延の初期に行う方がよい。

溝は正確に圧延方向に平行（ロール軸に直角）とした方
がよいが数度以内の傾は許容できる。

このような冷延時における効果は、二つの理由から生じ
るものと考えられる。

一つは溝ロールでの圧延により結晶方位の分散を生じる
ことである。

本発明では圧延方向に平行な溝をもつロールを用いる。

（１１０）（００１）を［００１）軸まわりに回転した
（ｈ、に、ｏ）［００１：］の方位を持つ結晶粒がこの
溝の効果によって生じる。

つまり圧延方向に平行な溝が、圧延方向に平行な凹凸を
鋼板につくり、次の平滑ロールで圧延されるとき圧延直
角方向へ応力を生じ、結晶方位を［００１，１軸まわり
に回転した核を生むものと考えられる。

この他の理由として多くの辷り系の誘発による加工硬化
の促進があげられる。

特公昭５４１３８４６号公報は一方向性珪素鋼板の製造
方法として、冷延の途中での時効処理が効果的であるこ
とを示している。

その説明によると、固溶Ｎ。Ｃが冷延によって形成され
ｔこ欠陥部に集り、これが引続く冷延時の変形機構に変
化を及ぼし、集合組織を変えるとしている。

要するに、加工便化が効果があるとしているのである。

溝付ロールで冷延する場合、圧延によるすべり系が複雑
となり、圧延温度とも相まって容易に加工硬化するもの
と考えられる。

圧延方向以外の溝の場合には、加工硬化の効果は大きい
と考えられるが、方位分散の影響が大きくなって来る。

溝ロールを用いた圧延については、すてに二。

三の発明が提案されている。

特開昭４９−８３６１５号公報記載のものは溝付ロール
による冷延で立方組織を得ることを示している。

特開昭５４−７１０２８号公報記載の発明は二段冷延法
で、一方向性珪素鋼を製造する際、ロール軸となす角度
が６００以内の溝をもつロールで圧延すると特性のよい
一方向性珪素鋼が得られるとしている。

しかしながら、本発明のように、冷延方向に平行な溝を
もつロールで圧延して（ｈ、に、ｏ）〔ＯＯ１〕の方位
をもつ結晶粒を生ぜしめ、鉄損を改良するという発想は
全くない。

ところで（ｈ、に、ｏ）［００１〕方位が混在すると鉄
損が改善される理由について説明する。

一般に知られている如く、強磁性体である電磁鋼板に外
部磁場が付加されることにより、鋼板の磁区磁壁の移動
、磁区の回転が生じて鋼板は磁化される。

特に交番磁界の下では、かかる磁壁の移動、回転が連続
して行なわれ、それに伴なっていわゆるヒステリシス損
失とうす電流損失などの鉄損が生じることも一般に良く
知られているといろである。

本発明における鉄損改善効果は、所定の結晶配向と所定
量のグラスフィルムや絶縁皮膜による張力付加にもとづ
く、磁区の細分化、ひいては各磁壁移動距離の減少、ひ
いてはうず電流損失の減少に関するものと推論され得る
。

即ち、各結晶粒が（１１０）〔０Ｏ１）ゴス理想方位あ
るいはそれに極く近い方位粒から戒る通常材においては
、前後左右の相隣接する結晶粒間での方位差は極めて少
ない。

ところが本発明に従って得られた電磁鋼板の如く結晶粒
が（ｈ 、 ｋ 、 ｏ ） ［００１］方位から戒る
場合の相隣接する結晶粒間の方位差は、前者に比較しか
なり大きい。

かかる相隣接する結晶粒の方位が異なることは、とりも
なおさず両者の間で、結晶粒界の構造が異ることを意味
する。

また、鋼板に張力が付与された場合には、格子欠陥によ
って形成されている結晶粒界部がストレスセンターとな
って磁区を細分化させ、結果としてうず電流損失を減少
させる可能性がある。

かくして、本発明によって鉄損が改善される理由は、（
ｈ 、 ｋ 、 ｏ）＜００１＞方位鋼板が、適度の鋼
板張力によって鉄損改善に結びつく磁区の細分化のため
のストレスセンターを生じせしめるにふされしい結晶粒
界構造を有しているためと推論され得る。

なお、本発明による電磁鋼板は、上述の如き結晶方位と
張力との相関機構によって、鋼板面内のうち特に圧延方
向の鉄損を改善しているのであるが、単に結晶配位が（
ｈ、に、０）＜００１＞であることのみによっても圧延
方向以外の方向の磁気特性をも改善することは云うまで
もない。

ところで、（ｈ、に、ｏ）［００１）結晶方位から成る
鋼板の製造方法については、従来二、三の文献がある。

すなわち、米国特許Ａ２４７３１５６明細書には（１１
０）［００１〕ゴス方位一方向性電磁鋼板を素材として
圧延焼鈍を行ない、圧延方向に＜ＯＯ１＞軸が平行で、
しかもその軸を中心に回転させた方位から成る薄物電磁
鋼板製造方法の記載がある。

また特公昭４５−１７０５６号公報には扁平鋼塊の圧延
焼鈍による＜００１＞繊維組織の製造方法の記載がある
。

さらに特公昭４５−４０６５６号公報では、Ｓｉ、Ａｔ
、Ｍｏを含む鋼を圧延焼鈍して、＜００１＞繊維状組織
を製造する方法を提案している。

かかる従来の＜００１＞繊維状組織に関する報告は、圧
延方向以外の方向の磁気特性を改善することに主眼がお
かれ、本発明の如く一方向性電磁鋼板の使用状態にとっ
て最も重要な圧延方向自体の鉄損をも改善することに関
しては全く未知の事項であった。

ところで、結晶配向に関しては、一般性を持たせるため
（ｈ、に、ｏ）（００１）と表現したが、より詳細な調
査結果によれば（１１０）〔００１〕ゴス方位を中心と
する±１５°〜±２００の分散が最も好ましい結果をも
たらす様である。

これは回転分散が大きくなって（１００）［００１］成
分が多くなると、９０’磁区が増えて来るためと推定さ
れ得る。

以下、実施例について述べる。

実施例 Ｉ Ｃ：０．０５２％、Ｓｉ：２．９５％、Ｍｎ：０．０７
５％、Ｓ：０．０２５％、酸可溶Ａ／１．：０．０２７
％、Ｎ：０．００７０％を含む連鋳スラブを熱延し、２
．３ｍｍの熱延板とした。

これを１１００℃で２分間焼鈍し酸洗した。

これを１つは冷延ロール円周方向に溝巾２關、深さ０．
５ ｍｍ、ピッチ２皿の溝をもった溝付ロールで１．５
山まで圧延し、続いてフラットロールで０．３０ ｍｍ
に仕上げた。

他の１つはフラットロールで０．３０ｍｍまで圧延した
。

尚冷延においてはパス毎に２００００１２０分間のエー
ジング処理を行なった。

次にこれらを８５０℃で２分間湿水素中で脱炭焼鈍し、
ＭｇＯを塗布した後、１２００℃で２０時間の仕上げ焼
鈍を行なった。

これらの成品の磁気特性を次に示す。

Ｂ ８（’ｒｌ Ｗ” ７１５ｏ（Ｗ、４）ａ）フラ
ットロール圧延１．９３０ １．０７ｂ）溝付ロー
ル圧延 １．９３０ １．０２またこれらの結晶
方位を示す（１００）極点図を第１図に示す。

第１図においてａはフラットロール圧延による電磁鋼板
の極点図、ｂは溝付ロール圧延による電磁鋼板の極点図
である。

図から溝付ロールで圧延したものは（１１０）［００１
）方位が圧延方向の＜００１＞軸で回転した結晶粒が増
えている。

実施例 ２ Ｃ：０．０５５％、Ｓｉ：２．９３％、Ｍｎ：０．０７
０％、Ｓ：０．０２３％、酸可溶Ａｔ：０．０２５気Ｎ
：０．００６５％を含む連続鋳造スラブを熱延し２．３
關の熱延板としれ。

これを１１００℃、２分間の焼鈍を施し、酸洗した後、
次の３種類の条件で圧延した。

ａ）ロールの円周にわたって溝巾３１ｎｒＩｔ１深さ０
．１皿、ピッチ３ｍｍの溝をもったロールで１２ｍｍま
で圧延し、続いてフラットロールで０．３０ｍｍに仕上
げた。

ｂ）ロールの円周に直径１關のピアノ線をすきまなく巻
きつけたロールで１．２ｍｍまで圧延し、続いてフラッ
トロールで０．３０ ＴｒＬｍに仕上げた。

Ｃ）フラットロールのみで０．３０ｍｍに仕上げた。

なお、圧延時の１．６ｍｍ、 Ｌ２ｍｒｎ、 ０．８ｍ
ｖｔ、 ０．６ｍｍ、０．４ｍ７ｎの各板厚で２５０℃
、２０分間のエージング処理をした。

次に８５０℃、２分間の脱炭焼鈍を湿水素中で行ないＭ
ｇＯを塗布後、１２００℃で２０時間の仕上げ焼鈍を行
なった。

これらの成品の磁気特性を次に示す。

圧延条件 Ｂ８（Ｔ） Ｗ１フイ。

（Ｗ／ｋｙ ）（ａ） １．９４ ０
．９９（ｂ） １．９３ １．００（
ｃ） １，９４ １．０６

【図面の簡単な説明】

第１図ａはフラットロール圧延による電磁鋼板の結晶方
位を示す極点図、第１図すは溝付ロール圧延による電磁
鋼板の結晶方位を示す極点図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＩＣ：０．０８％以下、Ｓ ｉ ： ４．５％以下及び
   一次再結晶粒抑制剤として硫化物あるいは窒化物を含有
   する鋼塊または連続鋳造スラブを熱間圧延した後、必要
   に応じて焼鈍味 １段以上の冷間圧延で所定の板厚とし
   、この冷間圧延時にピンチ１間以上１０ｍｍ以下、深さ
   ０．０５ｍｍ以上１ｍＴＩＬ以下の溝を有した溝付ロー
   ルで少なくとも１パス以上圧延し、次いでフラットロー
   ルで最終板厚とし、ざらに脱炭焼鈍と仕上焼鈍を施して
   一方向性電磁鋼板を製造する方法において、冷間圧延は
   ８１〜９５％の圧Ｆ率での１段強冷延であること、及び
   溝付ロールとして溝をロール軸と直角方向に有したロー
   ルを用いることを特徴とする（ｈ、に、０）（００１）
   方位の結晶をもつ鉄損の優れた一方向性電磁鋼板の製造
   方法。 ２ 溝付ロールによる圧延を含む冷間圧延工程において
   、５０〜３５０℃の温度範囲で少くとも１パスの冷間圧
   延を行う特許請求の範囲１記載の方法。